[學(xué)習(xí)]發(fā)電廠生產(chǎn)過程鍋爐熱平衡及啟動

1、電廠鍋爐運行,電廠鍋爐運行,鍋爐熱平衡問題：,進(jìn)入鍋爐的能量,輸出鍋爐的能量（蒸汽）,平衡問題,熱經(jīng)濟(jì)性,,,參數(shù)調(diào)節(jié)：運行參數(shù)、蒸汽壓力、溫度啟動和停爐,第一節(jié) 鍋爐熱平衡,第一節(jié) 鍋爐熱平衡,鍋爐的熱損失：未釋放和末被吸收的熱量。鍋爐熱平衡Q1：鍋爐所有效利用了的熱量Q2：排煙損失Q3：化學(xué)不完全燃燒熱損失Q4：機(jī)械不完全燃燒熱損失Q5：散熱損失Q6 ：灰渣物理熱損失,鍋爐熱效率,熱效率,二、鍋爐熱損失,1.排煙

2、損失q2最大的一項熱損失，通?？蛇_(dá)4～8％。 主要取決于：排煙溫度、排煙容積。 排煙溫度每增高12～15℃，q2約增大1％。 大、中型電廠鍋爐的排煙溫度通?？刂圃?30℃左右。影響因素：燃料性質(zhì)；受熱面積灰、結(jié)渣或結(jié)垢；過量空氣系數(shù)；漏風(fēng)。,2.化學(xué)不完全燃燒熱損失q3,由于煙氣中所含的CO 、氫氣和甲烷等可燃?xì)怏w）最終未能發(fā)生燃燒而造成的。 主要取決于：爐膛內(nèi)的過量空氣系數(shù)、空氣與燃料的混合情況。煤粉爐的q3一般不超過0

3、.5％。影響因素：燃料的揮發(fā)分、過量空氣系數(shù)、燃燒器結(jié)構(gòu)和布置、爐膛溫度、爐內(nèi)空氣動力場。,3.機(jī)械不完全燃燒熱損失q4,由于固體可燃物在爐內(nèi)燃燒不徹底或根本未曾燃燒所造成的。多數(shù)煤粉爐的q4一般0.5～5％。影響因素：燃料性質(zhì)、燃燒器結(jié)構(gòu)和布置、鍋爐負(fù)荷、過量空氣系數(shù)等。最佳過量空氣系數(shù)：綜合考慮q2、 q3 、q4,4.散熱損失q5,由于鍋爐本體外表面的溫度高于環(huán)境溫度，通過對流和輻射的方式向外散熱而引起的。 影響因素：

4、鍋爐散熱表面積。一般，容量越大的鍋爐，相對于每千克燃料耗量來說，其表面積反而愈小。 按照經(jīng)驗估計，大容量電廠鍋爐的q5約占0.2～0.6％,5.灰渣帶走的物理熱損失q6,燃用固體燃料時，從爐底排出的灰渣溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，由此造成熱量損失。主要取決于：排渣方式、煤的含灰量。含灰量越大， q6越大。多數(shù)固態(tài)排渣煤粉爐， q6大致為0.5～1％；液態(tài)排渣爐的此項熱損失要顯著增大。,第二節(jié) 鍋爐的運行調(diào)節(jié),第二節(jié) 鍋爐的運行調(diào)節(jié),

5、鍋爐運行調(diào)節(jié)的主要任務(wù)：使蒸發(fā)量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要；保證輸出蒸汽的品質(zhì)(包括蒸汽壓力、溫度等)；維持正常的汽包水位；維持高效率的燃燒與傳熱，保證設(shè)備長期安全經(jīng)濟(jì)運行。,一、蒸汽壓力的調(diào)節(jié),1.蒸汽壓力變化的原因蒸汽壓力：過熱器的出口壓力。直接影響汽輪機(jī)設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性，偏差范圍不超過0.05～0.1MPa。分析時可將蒸汽壓力作為汽包壓力。蒸汽壓力變化的實質(zhì)：反映了鍋爐蒸發(fā)量與外界負(fù)荷(即汽輪機(jī)進(jìn)汽量)之間的平衡關(guān)系。

6、,一、蒸汽壓力的調(diào)節(jié),外擾：外界負(fù)荷的變化。蒸汽壓力與蒸汽流量的變化反向。內(nèi)擾：爐內(nèi)燃燒工況及換熱條件的變化。蒸汽壓力與蒸汽流量的變化同向。,2.蒸汽壓力調(diào)節(jié)的一般方法,蒸汽壓力的變化實際上是鍋爐蒸發(fā)量與外界負(fù)荷之間的平衡關(guān)系被破壞的結(jié)果。負(fù)荷變化對于鍋爐是客觀存在的，因此蒸汽壓力的調(diào)節(jié)就是鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)。蒸發(fā)量的大小主要取決于燃燒工況，所以蒸汽壓力調(diào)節(jié)實際上就是燃料量與風(fēng)量的調(diào)節(jié)。無論何種擾動使蒸汽壓力變化，都應(yīng)改變?nèi)?/p>

7、煤量及送風(fēng)量，同時兼顧汽包水位及蒸汽溫度的調(diào)節(jié)。,2.蒸汽壓力調(diào)節(jié)的一般方法,蒸汽壓力調(diào)節(jié)的具體方法蒸汽壓力下降時 先與引風(fēng)機(jī)配合，增大送風(fēng)量，再增大燃料量。蒸汽壓力升高時 先減少燃料量，再減少送風(fēng)量，同時相應(yīng)減少給水量，并兼顧到其他參數(shù)的調(diào)節(jié)。,二、蒸汽溫度的調(diào)節(jié),（一）蒸汽溫度變化的原因鍋爐過熱蒸汽溫度是影響鍋爐生產(chǎn)過程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。過熱蒸汽溫度的控制任務(wù)：維持過熱器出口蒸汽溫度在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)

8、，一般要求過熱蒸汽溫度的偏差不超過額定值(給定值)的－10～＋5℃。,二、蒸汽溫度的調(diào)節(jié),汽溫過高：直接危及設(shè)備的安全；汽溫過低：使循環(huán)熱效率降低，并增大汽輪機(jī)的排汽濕度，進(jìn)而影響汽輪機(jī)的安全。引起蒸汽溫度變化的因素：蒸汽側(cè)：鍋爐負(fù)荷、給水溫度的變化煙氣側(cè)：燃料性質(zhì)和數(shù)量、送風(fēng)量、受熱面清潔程度等。,（二）蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方法,1.蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)方法噴水減溫法用低溫給水作為冷卻水噴入蒸汽，直接吸收蒸汽熱量，使其溫度降低。承擔(dān)蒸汽

9、噴水調(diào)節(jié)任務(wù)的設(shè)備稱為噴水減溫器。設(shè)計噴水量一般為鍋爐額定蒸發(fā)量的3％～5％。大型鍋爐采用1~3級噴水減溫器不等。,設(shè)置兩級減溫水的對象結(jié)構(gòu)示意圖,過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的基本方案,過熱汽溫串級控制系統(tǒng),串級控制系統(tǒng)具有內(nèi)外兩個回路。,W01(t)、W02(t)：分別為調(diào)節(jié)對象的導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)的傳遞函數(shù)；Wa1(t)、Wa2(t)：分別為過熱汽溫控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器和主調(diào)節(jié)器；WH1(t)、WH2(t)：分別為導(dǎo)前汽溫和過熱汽溫的測量單

10、元。,1.蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)方法,蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)的特點是降溫調(diào)節(jié)，即僅能使蒸汽溫度降低而不能使其升高，因而過熱器的換熱面積，通常設(shè)計得要大一些，使其吸熱能力大于額定需要值。當(dāng)蒸汽溫度降低時，應(yīng)能使減溫水量隨之減少；當(dāng)汽溫升高時，則能使減溫水量增大，從而獲得雙向調(diào)節(jié)汽溫的手段，以始終保持鍋爐出口的過熱蒸汽溫度為額定值。減溫器投入的負(fù)荷范圍為70％～100％。,2.煙氣側(cè)調(diào)節(jié)方法,煙氣側(cè)調(diào)節(jié)的原理通過改變掠過過熱器和再熱器的煙氣溫度和流量來改變

11、過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度。(1)改變火焰中心位置：改變爐膛火焰中心位置(即上移或下移)，可以減少或增加爐膛內(nèi)受熱面的吸熱量，改變爐膛出口煙溫，從而可改變掠過過熱器和再熱器的煙溫，達(dá)到調(diào)節(jié)蒸汽溫度的目的。改變擺動式燃燒器的噴口角度，改變多層燃燒器各層的出力。,2.煙氣側(cè)調(diào)節(jié)方法,(2)改變煙氣擋板開度：將鍋爐尾部豎井入口段做成并聯(lián)的兩個分隔煙道，一側(cè)煙道布置再熱器，另一側(cè)布置過熱器(或省煤器)。兩側(cè)煙道出口處均裝有煙氣擋板，改變擋板

12、開度，就可以改變兩側(cè)煙道的煙氣量比例，以調(diào)節(jié)再熱汽溫。(3)使煙氣再循環(huán)：利用再循環(huán)風(fēng)機(jī)將省煤器后溫度約為350℃的部分煙氣抽出，從爐膛底部或上部再送回爐膛，實現(xiàn)對蒸汽溫度的調(diào)節(jié)。,二、蒸汽溫度的調(diào)節(jié),再熱汽溫控制一般采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)方法。輔助手段：微量噴水和事故噴水減溫用煙氣擋板或改變?nèi)紵鲾[角不能將再熱汽溫控制住。再熱汽溫高過一定值。在正常情況下，再熱蒸汽溫度不宜采用噴水調(diào)溫方式。,三、汽包水位調(diào)節(jié),三、汽包水位調(diào)節(jié),汽包

13、當(dāng)水位過高汽水分離空間高度減小將造成蒸汽帶水，蒸汽品質(zhì)惡化；嚴(yán)重時會出現(xiàn)汽包滿水，造成蒸汽大量帶水，含鹽量過高的蒸汽使過熱器嚴(yán)重結(jié)垢，導(dǎo)致管壁超溫爆管。造成主蒸汽管道和汽輪機(jī)的水沖擊，影響設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)運行。,三、汽包水位調(diào)節(jié),汽包水位過低可能導(dǎo)致下降管帶汽，使水循環(huán)的流動壓頭減小，自然水循環(huán)的安全性降低。如果給水中斷而鍋爐連續(xù)運行時，則可能在幾十秒內(nèi)就出現(xiàn)“干鍋”。即使給水不中斷，但給水量與蒸發(fā)量不平衡，仍會在幾分鐘內(nèi)發(fā)生

14、缺水(或滿水)事故。,三、汽包水位調(diào)節(jié),運行中為了監(jiān)視汽包水位，便于調(diào)節(jié)，在鍋爐汽包上都裝有就地和遠(yuǎn)傳式水位計。給水調(diào)節(jié)的任務(wù)：根據(jù)負(fù)荷的變化及時調(diào)節(jié)給水流量，使兩者相適應(yīng)。在調(diào)節(jié)過程中，必須注意汽包的虛假水位現(xiàn)象。,虛假水位,虛假水位：汽包的不真實水位。鍋爐負(fù)荷變化將引起汽包水位變化，但同時也會引起汽包壓力變化。是調(diào)節(jié)過渡過程中的產(chǎn)物，一旦達(dá)到新的汽水平衡，這種不真實水位便會消失。虛假水位的存在，會誤導(dǎo)給水量調(diào)節(jié)朝著相反的方

15、向進(jìn)行。,三沖量調(diào)節(jié),三沖量調(diào)節(jié)：指該調(diào)節(jié)系統(tǒng)以蒸汽流量(即鍋爐負(fù)荷)、給水流量和汽包水位作為信號參量。綜合考慮了蒸汽流量與給水流量平衡的原則，還考慮了汽包水位偏差的大小，既能糾正虛假水位的影響，又能補償給水流量的擾動。,三、給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),(1)單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(2)單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(3)串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。,三、給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),（1）單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),三、給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),(3)串級三沖

16、量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。,四、燃燒調(diào)節(jié),燃燒調(diào)節(jié)的任務(wù)：使燃燒適應(yīng)蒸汽負(fù)荷和蒸汽參數(shù)的要求；保證良好的燃燒，減少不完全燃燒損失；對于負(fù)壓燃燒鍋爐，應(yīng)合理調(diào)整送、引風(fēng)量，以維持爐膛內(nèi)適當(dāng)?shù)呢?fù)壓，保證鍋爐運行安全。與三項任務(wù)相對應(yīng)，燃燒調(diào)節(jié)的三個參數(shù)分別是燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量。,四、燃燒調(diào)節(jié),一、控制燃料量。適應(yīng)外界對鍋爐負(fù)荷的要求。 燃料量控制系統(tǒng)二、控制送風(fēng)量。實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。 送風(fēng)控制系統(tǒng)三、控制引風(fēng)量。保持爐

17、膛壓力。 爐膛壓力控制系統(tǒng),執(zhí)行機(jī)構(gòu)各是什么？,四、燃燒調(diào)節(jié),鍋爐燃燒的正常狀態(tài)具有以下幾方面特征：爐膛內(nèi)應(yīng)具有光亮的金黃色火焰，火焰中無明顯的星點，火焰中心位于爐膛中部，火焰均勻地充滿整個爐膛而不觸及四周的水冷壁，煙囪排放出的煙氣呈淡灰色。,燃料量控制,哪個是反饋信號？哪個是前饋信號？,五、大型鍋爐自動控制系統(tǒng)簡介,1.爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(Furnace Safeguard Supervisory System，簡稱

18、FSSS) 2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),1.爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng),主要功能：鍋爐點火前及停爐后的爐膛吹掃；點火及主燃料投入合適條件的確定；正常運行時對運行參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測報警；設(shè)備處于危急狀況下使主燃料跳閘、鍋爐運行停止；,1.爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng),主要功能：特殊情況下緊急減負(fù)荷或切斷負(fù)荷；爐膛火焰監(jiān)測及燃燒工況判斷；首次跳閘原因顯示；制粉系統(tǒng)控制、火焰監(jiān)測孔冷卻風(fēng)機(jī)及磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)控制、爐水循環(huán)泵控制等。,1.爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng),F

19、SSS對鍋爐的安全保護(hù)主要體現(xiàn)在：爐膛吹掃：使鍋爐在運行的各個階段(包括啟動和停爐)避免在其任何部位形成煤粉沉積，消除氣粉混合物的爆燃條件。主燃料跳閘：當(dāng)無論何種原因使設(shè)備處于危險狀態(tài)時，F(xiàn)SSS將發(fā)出主燃料跳閘的指令，切斷所有燃料設(shè)備和有關(guān)輔助設(shè)備，使整臺機(jī)組停止運行，保證設(shè)備的安全。,爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能,主燃料跳閘在鍋爐安全受到嚴(yán)重威脅的緊急情況下，如汽輪機(jī)甩負(fù)荷、鍋爐熄火、失去送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)、汽包水位過低或過高，

20、若運行人員來不及進(jìn)行及時助操作處理，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)將實現(xiàn)“主燃料跳閘”(MFT)。,爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能,主燃料跳閘將正在燃燒的所有燃燒器的燃料全部切斷或以層為單位跳掉磨煤機(jī)、給煤機(jī)等設(shè)備。提供“首次跳閘原因”的報警信號，以便事故查找和分析。,,SR,第三節(jié) 鍋爐啟動和停爐,一、鍋爐啟動冷態(tài)啟動：由于檢修或備用等原因，鍋爐經(jīng)過較長時間的停用后，在常溫常壓下的啟動。熱態(tài)啟動：鍋爐在短時間內(nèi)停用、仍保持一定溫度和壓力下的啟動

21、。,一、鍋爐啟動,1.汽包鍋爐的冷態(tài)啟動啟動前的檢查與準(zhǔn)備；鍋爐上水；鍋爐點火。,1.汽包鍋爐的冷態(tài)啟動,啟動升溫升壓過程：從鍋爐點火至主蒸汽壓力、溫度升至額定值的過程。升溫升壓的速度：在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前主要決定于鍋爐厚壁部件，特別是汽包的溫差和熱應(yīng)力的限制。鍋爐的啟動過程結(jié)束：主蒸汽壓力、溫度達(dá)到額定值，汽輪機(jī)帶滿負(fù)荷穩(wěn)定運行。,2．直流鍋爐的啟動特點,點火前，需用除氧水對受熱面進(jìn)行循環(huán)清洗，以清除運行期間沉積在受熱面上的污垢。

22、啟動前需在汽水系統(tǒng)建立起一定的啟動壓力和流量，以便水冷壁在點火后受到充分的冷卻。鍋爐啟動初期，需開啟旁路系統(tǒng)。適時切除旁路系統(tǒng)，改為純直流運行。,二、鍋爐的停運,1.鍋爐停運的分類熱備用停運和非熱備用停運正常停爐和事故停爐額定參數(shù)停運和滑參數(shù)停運,二、鍋爐的停爐簡介,停爐前準(zhǔn)備工作：停止向原煤倉上煤，做好油槍投入的準(zhǔn)備。停爐時，通過減小燃料量、送風(fēng)量、按計劃分階段停用燃燒器，以及相應(yīng)減少給水量等，使蒸汽參數(shù)有計劃地平穩(wěn)下降